微创外科机器人:控制方法与主从操作的革新

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微创外科机器人控制系统是一个前沿的医疗技术,它通过独特的机械设计,显著提升了微创手术的精度和效率。这项技术的核心在于其主从操作模式,即医生作为主导者,而机器人作为执行者,两者协同工作,弥补了手动操作的局限性,比如精细操作和空间限制。 第一章绪论中阐述了研究的背景,指出随着科技的发展,微创外科手术的需求日益增长,传统的手术方式已无法满足现代医学对精准、安全和快速康复的要求。国内外对于微创外科手术机器人的研发和应用正处于快速发展阶段,尤其在远程主从操作方面,如通过远程控制技术,医生可以在远离手术现场的环境下进行精确指导,这大大减少了对手术者技能的要求,同时也降低了手术风险。 第二章详细讨论了微创外科机器人的控制方案。控制系统主要分为三种操作方式:手动控制,医生直接操作机器人的每一个动作;监督控制,医生在监控状态下对机器人进行引导;以及自动控制,通过预先编程的算法,机器人自主完成部分手术步骤。这些控制方式的灵活性使得医生可以根据手术需求和自身经验选择最适合的操作模式。 其中,机器人的控制策略尤为重要,例如位置伺服型控制,它通过精确测量和反馈来确保手术器械在目标位置的准确性。这种策略结合了机器人的高精度和医生的临床智慧,实现了手术过程的高度自动化和个性化。 此外,文中还可能探讨了如何通过传感器、图像处理技术和人工智能等先进技术,进一步提升机器人的感知能力和决策能力,使之在复杂手术环境中能够做出更为智能的选择。同时,系统的稳定性和可靠性也是关键技术研究的重点,因为任何微小的失误都可能导致手术效果的下降。 总结来说,微创外科机器人控制系统是一项集精密机械、电子控制、通信技术与医学知识于一体的综合技术,它的出现不仅推动了外科手术技术的进步,也改善了患者的治疗体验,是未来医疗领域的重要发展方向。通过深入理解并掌握这种技术,医生可以进一步提升手术效果,减少手术风险,实现医疗行业的革新。
2023-03-03 上传
微操作机器人系统全文共3页,当前为第1页。微操作机器人系统全文共3页,当前为第1页。 微操作机器人系统全文共3页,当前为第1页。 微操作机器人系统全文共3页,当前为第1页。 微操作机器人系统 微机械电气系统 (Micro-Electro-MechanicalSystems ,MEMS)这个前沿技术主要涵盖以下研究专题: 集成化微型仪器与传感器; 微加工与测试技术; 微操作系统。 微操作系统作为 MEMS研究领域的一个重要分支遇到各发达国家的高度重视,纷繁投入大批资本推行微操作机器人系统的研究,现已研制出多种各具特点的微操作机器人实验样机系统[ 1]。 自 1993 年起,在国家自然科学基金资助下,北京航空航天大学开始从事微操作机器人的研究,研究内容主要集中于各单元技术。经过几年的技术贮备,研究要点开始由各单元技术转向系统集成及应用,如微操作系统的数学模型、微动仿活力构综合理论、鉴于图像的视觉伺服理论、精美微操作系统的光 - 机- 电集成设计方法等,并把生物工程作为微操作机器人系统的主要应用领域。 把生物工程作为微操作机器人的应用领域,目的可以解说为 2 点: 从应用层面说,目标相当明确地界定在"面向生物工程"上,如细胞 操作、基因转移、染色体切割等,希望给下一世纪中国的"绿色革命"带来推进作用。 从技术层面说,定位在鉴于显微视觉全局闭环的计算机伺服自动协调作业上。长久观之,其有关技术与微加工、微电子、显微医学等可举一反三。 微动并联机器人[ 2] "微动并联机器人的研制"课题研制了 1 台六自由度微动机器人,以其为中心成立了一套包含三自由度粗动平台、显微视觉系统、控制系统及周边协助设施的实验平台,并要点环绕微操作机器人的机构选型、偏差剖析、显微视觉及系统标定等方面做了较深入的研究。详细论述以下: 经过对国内外微动机构的剖析与综合,设计出了创意独到、两级解耦的串并联微动机器人,这在微动机器人领域尚属首例。 微操作机器人系统全文共3页,当前为第2页。微操作机器人系统全文共3页,当前为第2页。 微操作机器人系统全文共3页,当前为第2页。 微操作机器人系统全文共3页,当前为第2页。 此串并联微动机器人有六个自由度 , 由上 (3RPS机构 ) 、下 (3RRR机构 ) 两机构并联串接而成[ 2],它拥有上下机构运动解耦,运动学、动力 学及偏差剖析简易,控制成本低,加快度大,可达成粗调、细调 2 种 功能等特点。其详细技术指标以下:外形尺寸为 100mm×100mm×100mm,工作空间为 40μm×40μm×24μm,运动分辨率为 0.2 μm。 为了合理地分派精度,充足评估各项偏差对尾端履行器位姿的影响,我们利用矢量剖析的方法成立了串并联机构构造参数偏差与位姿偏差的数学模型,剖析了各项构造偏差对尾端位姿的影响水平,并得出了若干对微操作机器人设计、加工及安装有广泛指导意义的结论。 对压电陶瓷驱动器的驱动特征、柔性铰链的机械性能、微动机器 人尾端位姿的选择、微动机器人的控制方式及图像办理等问题,做了较深入的研究,积累了好多有参照价值的经验。 提出了对实验环境的若干改良举措。 面向生物工程的微操作机器人系统 绝大部分工业机器人是依据给定的程序做简单重复的动作 ( 如焊接、装置、搬运等 ) ,不需要太强的智能。而关于微操作机器人来说,状况就有很大不一样。由于被操作对象十分细小,操作人员不行能十分清楚 它们的精准地点,何况外界环境的变化使得它们的相对地点不定,微 观世界里的物理法例及力学特征与宏观世界也天壤之别,这就要求机 器人有很强的自动辨别水平易决议水平。同时,温度变化、机械振动、 噪声颠簸、机械蠕变等不稳固要素扰动,以及非线性微动特征、传达 积累偏差的影响,也使得微操作机器人一定拥有很强的自我调整水平 ( 即自我及时标定及赔偿水平 ) 。因此微操作机器人一定与其余仪器设 备组合成一套光机电高度集成的系统,方能推行显微操作。 北京航空航天大学机器人研究所正在研制的用于细胞操作的微操作机器人系统包含倒置生物显微镜、粗动平台、左操作手、右操作手、摄像头、图像办理单元、控制系统、人机交互接口等。 微操作机器人系统全文共3页,当前为第3页。微操作机器人系统全文共3页,当前为第3页。 微操作机器人系统全文共3页,当前为第3页。 微操作机器人系统全文共3页,当前为第3页。 微操作机器人系统 微操作机器人系统